資源接續(xù)緊張局面下殘礦回采的研究與實踐

林芊君，劉家瑞，張書金，陳青林，安傲清

資源接續(xù)緊張局面下殘礦回采的研究與實踐

林芊君，劉家瑞，張書金，陳青林，安傲清

(山東黃金礦業(yè)（玲瓏）有限公司，山東 招遠市 265400)

黃金作為不可再生資源，隨著金礦開采，其資源接續(xù)壓力日趨緊張，可采資源量亟待突破。針對玲瓏金礦某礦區(qū)資源接續(xù)緊張的形勢，在殘礦回采與利用上取得突破：針對不同存在形式的殘礦，采用下斜坡道、下地井、上天井或者直接挑礦等方式成功地回采了大量殘礦，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益，有力地緩解了該礦區(qū)資源接續(xù)緊張的形勢，并在集團公司內(nèi)部得到了推廣及應用。

資源接續(xù);殘礦;斜坡道;地井;天井

0 前 言

黃金是重要的戰(zhàn)略儲備資源，它兼具貨幣與商品雙重屬性和重要價值[1]，因此從古至今備受關注。近年來，隨著金礦持續(xù)開采，黃金作為不可再生資源，其可采的資源量越來越少，尤其是一些老礦山，資源接續(xù)壓力日趨緊張，可采資源量亟待突破。面對嚴峻形勢，許多礦山開始在邊角殘礦的回采與利用上尋求突破，以期打開生產(chǎn)局面，相關專家和學者也進行了大量的理論研究和現(xiàn)場實踐[2-15]。劉勝光等根據(jù)山東黃金集團焦家金礦殘采中段的開采技術條件采用自下而上分層進路法對其房柱及礦柱進行連續(xù)回采[16]。李印洪利用井下充填系統(tǒng)泵送碎石混凝土充填料形成人工連續(xù)礦柱回采峪耳崖金礦21號脈殘礦資源[17]。王長新等結(jié)合新疆某礦山的實際開采情況針對不同賦存狀態(tài)和開采階段的殘礦提出了不同的回采方案，并探討了回采過程中的安全措施[18]。毛勇等針對礦山井下殘礦資源不同的賦存條件，提出了下盤接觸帶殘礦回采、崩落法與充填法銜接分段殘礦回采、上盤接觸帶殘礦回采等具體的回采方案回采殘礦[19]。朱先艷等在研究新疆某金礦老采空區(qū)殘留礦體賦存狀態(tài)和開采技術條件的基礎上，靈活多變采用多種充填采礦方法，在確保本質(zhì)安全的前提下，降低貧化損失，提高殘礦回采率[20]。

雖然很多專家、學者以及工程技術人員針對不同形式的殘礦做了大量的研究和實踐，大多數(shù)以充填采礦為主，但是對于充填管路較遠的殘采地點來說，利用充填采礦需要遠距離架設充填管路，增加了高昂的成本。玲瓏金礦該礦區(qū)很多的殘采地點離充填管路較遠，不適宜用充填采礦，但是部分地點的底部可考慮用崩落的毛石充填以保障作業(yè)安全。經(jīng)過多次理論論證和現(xiàn)場實踐，已經(jīng)形成了以下斜坡道、下地井、上天井以及直接挑礦等為主的符合該礦區(qū)實際的殘采方式。

1 殘礦回采方案

山東黃金礦業(yè)有限公司（玲瓏）有限公司（下稱“玲瓏金礦”）位于中國金都—山東省招遠市，據(jù)史料記載開采歷史可追溯至宋朝，開采時間較長，成績頗豐。自1962年正式建礦至2017年11月16日，已累計產(chǎn)金100 t[21]。隨著服務時間的逐漸增長，玲瓏金礦深部基建期較長、淺部資源枯竭形勢逼人，金礦資源接續(xù)壓力日漸緊張。

由于成立之初的技術限制以及市場需求等，該礦區(qū)很長一段時間開采高品位礦石，一些當時的低品位礦石（比如5 g/t）被擱置，礦體縱向厚度80~500 m，分布于兩個中段之間或者中段頂板以上；由于采場上采時可能有民采滲入中段間而被迫中止采礦作業(yè)，但是其對應的上部礦體尚未完全采完，留有頂柱或者部分礦柱；由于利益驅(qū)動，民采滲透的地方僅回采一級礦，大量三級礦完整留存。這些殘礦資源所屬礦脈以北傾為主，傾角集中在60°~80°之間。在資源接續(xù)緊張的嚴峻形勢下，如果順利開采這些殘礦資源，必將成為延長礦山服務年限、緩解資源接續(xù)壓力的有效途徑，所以有必要對殘礦進行開采。

由于開采條件、回采技術、回采盲區(qū)以及民采介入等原因，導致部分礦柱、殘留礦體以及民采留下的三級礦仍然存在，但隨著回采技術不斷成熟，開采條件逐漸變好，這些殘礦陸續(xù)呈現(xiàn)出開采價值。因為殘礦可能存在于中段底板的下部、中段頂板的上部且殘礦暴露的面積大小不同，所以殘礦回采時需根據(jù)不同的情況采取不同的方案。目前，該礦區(qū)存在以下幾種成熟的回采方案。

1.1 下向斜坡道

采場在上掘回采的過程中，由于民采滲透在中段間，導致無法繼續(xù)上采，因此需要從上部中段下斜坡道攔截民采，同時回采殘余的礦體；或者在掘進的過程中打透民采的巷道，進而發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部已被民采采過，但民采只回采了10 g/t以上的高品位礦石，剩余的礦石未被破壞，且上部和下部均有礦體、下部原有的采準工程尚存，這種既厚也寬的殘礦也需要通過下向斜坡道直接回采。

目前，斜坡道分為上向斜坡道和下向斜坡道[3]，該礦區(qū)的上向斜坡道是人行斜井，下向斜坡道用來回采殘礦、地質(zhì)探礦或者攔截民采。該方案優(yōu)點是直接、簡單，回采時間短，回采率高。缺點是不易掌握下掘的垂直高度、容易被民采反攔截。

以10 m的下向斜坡道為例，其縱投影見圖1。該方案充分利用斜坡道，共1層，垂直高度10 m，傾角12°，斜坡道長度48 m，斜坡道規(guī)格為2.5 m× 2.5 m，斜坡道施工結(jié)束后根據(jù)實際礦化情況再設計回采方案。

圖1 斜坡道縱投影

該礦區(qū)在1年內(nèi)借助斜坡道回采殘礦40000 t左右，金屬量約80 kg。

1.2 下地井

采場的底部品位較高，且經(jīng)推測并證明底板以下仍存留同一條礦脈，此時可以下地井進行回采。另外，采場上采過程中可能遇到民采巷道，民采已經(jīng)在巷道頂板采了一部分，且證實上部仍然有礦，但是不影響從上部中段下地井，此時可下地井攔截民采，同時回采礦石。

地井通常是由中段底板下掘或者下斜坡道底板下掘，一層10 m，根據(jù)實際礦體的賦存情況好壞以及中段與中段間的連通情況可分一次地井和二次地井。該方案優(yōu)點是回采的礦體價值較高，安全性比較有保障；缺點是成本較高，回采速度慢。

一次地井是從底板下掘10 m（見圖2），個別情況，如果下部中段條件允許且礦化較好，可下二次地井即從上部中段底板下掘20 m；下掘到位后，技術人員及時跟蹤，沿礦掘聯(lián)絡穿直到無礦為止；待探礦到位后即可上采，并視巖石穩(wěn)定情況留出安全頂板以保護上部中段的底板。

圖2 地井縱投影

該礦區(qū)在1年內(nèi)借助地井回采殘礦30000 t左右，金屬量約120 kg。

1.3 直接挑礦

當?shù)V體厚度在6 m以下且初始空頂不高于2 m時，可直接挑礦；下斜坡道或地井等方式攔截民采后，民采由于技術原因或者利益驅(qū)動只采了一部分，剩下的礦品位尚可且礦體厚度不超過6 m也可直接挑礦（見圖3）。

圖3 直接挑礦

直接挑礦就是不用打工程直接上掘回采，既節(jié)省人工成本，又大大節(jié)省了采礦時間，但是該方案必須做好支護，必須做好探放水工作。

以探礦巷為自由面,采場自下而上分層，如果從西邊進入作業(yè)地點，由東往西后退式回采；如果從東邊進入作業(yè)地點，則由西向東后退式回采，具體情況可參考圖3。

該礦區(qū)在1年內(nèi)通過直接挑礦回采殘礦20000 t左右，金屬量約40 kg。

1.4 上天井

礦體位于兩個中段之間，離上部中段和下部中段均有一定的距離，此時不宜采用下地井和下向斜坡道，因為此種情況采用這兩種方式成本過高，故考慮施工天井進行回采。

天井由中段頂板上掘形成，有時也可借助中段與中段間的貫通井。天井一般是行人的，該礦區(qū)在此基礎上巧妙地利用天井來回采殘礦（見圖4）。優(yōu)點是成本低，回采速度快；缺點是由于處在中段間導致通風較差，必須加大通風力度。

圖4 天井回采縱投影

回采時先打人行井，必要時可再打一個礦石溜井，聯(lián)絡穿數(shù)量及每層的回采高度根據(jù)實際情況而定，作業(yè)人員需及時做好防護。作業(yè)人員通過人行井上下；采下的礦通過人工借助小推車運送至人行井落至下部中段，在下部中段用鏟運機將采場落下礦石裝入0.7 m3翻斗式礦車，用3 t電機車牽引至下部中段溜井處。

該礦區(qū)在1年內(nèi)借助天井回采殘礦5000 t，金屬量約10 kg。

1.5 其 他

鑒于殘礦成因以及存在形式的復雜性，有時候也會采取以上2種或者3種方案綜合的方式回采殘礦。除了上述4種常見殘礦回采方案外，未來可根據(jù)該礦區(qū)實際情況探索電耙道、中深孔爆破等回采技術。

2 經(jīng)濟效益分析

該礦殘礦回采經(jīng)濟效益見表1。

表1 殘礦回采經(jīng)濟效益分析

3 小 結(jié)

（1）針對資源接續(xù)緊張問題，提出了用下斜坡道、上天井、下地井、直接挑礦等方式進行殘礦回采。

（2）根據(jù)不同賦存形式的殘礦，應全面考慮各方案的優(yōu)缺點，選擇最優(yōu)的方案，只有這樣才能最大化地回采殘礦。

（3）在一年時間內(nèi)利用上述方法累計回采殘礦70000 t以上，金屬量約210 kg，按照2018年黃金均價271元/g計算，直接經(jīng)濟價值達5691萬元，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益，可在公司內(nèi)部及集團內(nèi)部推廣。

（4）創(chuàng)新沒有完成時，隨著科技的不斷進步、設備的不斷更新，現(xiàn)行方案由于機械化程度不高可能會跟不上時代的要求，可逐步考慮機械化，以更好地應用到殘礦回采中。

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(2019-07-23)

林芊君(1991—)，男，山東招遠人，碩士研究生，采礦助理工程師，從事采礦技術的管理與研究，Email: 1749774801@qq.com。